变压吸附(PSA)空分制氮装置
PSA制氮机简介
PSA制氮机简介碳分子筛变压吸附(简称:PSA)制氮装置，是一种新型的空气分离的高新技术设备，以压缩空气为原料，碳分子筛为吸附剂，采用变压吸附流程制取氮气。
在常温常压下，利用空气中的氧和氮在碳分子筛表面的吸附量的差异及氧和氮在碳分子筛中的扩散速率不同,通过可编程序控制器控制气动阀的启闭，实现加压吸附、减压脱附的过程，完成氧、氮分离，得到所需纯度氮气，氮气的纯度和产气量可按照客户要求调节。
本公司生产的DFD系列普氮型制氮装置，氮气纯度为95%--99.999%，产气量为1Nm3 /h--3000Nm3 /h。
如果客户要求高纯度的氮气，则可以在DFD制氮装置后面配套我公司生产的加氢或加碳脱氧系列氮气纯化装置，纯度可以达到99.9999%，露点达到-70°C，氧含量为1ppm的高纯氮气。
PSA制氮机的特点、成本低：PSA先进工艺是一种简便的制氮方法，开机后几分钟产生氮气，能耗低，氮气成本远远低于深冷法空分制氮和市场上的液氮。
2、性能可靠：进口微电脑控制，全自动操作，无需要特别训练的操作人员，只需按下启动开关，就可自动运转，达到连续供气。
3、氮气纯度稳定：完全由仪表监控、显示，确保所需氮气纯度。
4、选用优质进口分子筛：具有吸附容量大，抗压性能强，使用寿命长等特点。
5、高品质的控制阀门：优质的进口专用气动阀门可以保证制氮设备可靠地运转。
6、雄厚的技术力量和优良的售后服务：现场安装只需管道和电源，专业技术人员指导和定期回访，从而保证设备稳定可靠、长期运行。
PSA制氮机的应用领域一．SMT行业应用充氮回流焊及波峰焊，用氮气可有效抑止焊锡的氧化,提高焊接润湿性，加快润湿速度减少锡球的产生，避免桥接，减少焊接缺陷，得到较好的焊接质量。
使用氮气纯度大于99.99或99.9%。
二．半导体硅行业应用半导体和集成电路制造过程的气氛保护，清洗，化学品回收等。
三．半导体封装行业应用用氮气封装、烧结、退火、还原、储存。
PSA变压吸附制氮装置使用手册-2013年[1]
![PSA变压吸附制氮装置使用手册-2013年[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/d3c18d88b1717fd5360cba1aa8114431b90d8e38.png)
PSA变压吸附制氮装置使用手册-2013年[1]PSA 制氮装置使用手册在设备使用前请认真阅读此使用手册！一、安全规范1、氮气属于惰性气体，在封闭或狭小的空间容易发生窒息，造成人身安全隐患。
2、在维修设备时不可带电或带压操作。
二、操作规范 1、开机1.1送上设备的供电电源； 1.2开启冷干机； 1.3开启空压机；1.4待空气储罐压力达到0.7Mpa 时，打开驱动气压力阀门，确认并调节驱动气的压力在4～6bar 之间。
（一般驱动气压力已经调好，不必进行调节。
在驱动气压力异常时，方可进行调节）；1.5开启制氮机（按下制氮机启动运行按钮）；1.6观察吸附塔的吸附压力，确认吸附压力正常（0.65～0.75Mpa 具体以制氮机大小而定）。
当吸附压力不正常或感觉吸附时间不对时，可用钟表对时间进行确认，循环周期结束后，氮气缓冲罐里开始进去氮气；1.7仪表电源面板控制时，打开取样仪表电源。
非面板控制时，当开启制氮机电源时，取样仪表即可得电；1.8当氮气压力超过4bar 时，打开取样阀，取样流量在400～600ml/min ；1.9在取样仪表正常显示工作时，缓慢打开放空阀。
（阀门的开启要缓慢，阀门开启过快，气流对流量计产生较大的冲击，造成流量计的损坏）放空流量可以调节到额定气量的一半左右，这样，达到指标合格的时间就会加快；。
流量换算为：110+??=读数压力读取流量实际流量，读数压力的单位为bar 。
1.10观察空气缓冲罐、吸附塔、氮气缓冲罐的压力情况。
确保空气缓冲罐的压力在每个吸附周期都可以达到7bar 以上，吸附塔吸附压力每个吸附周期达到7bar ，氮气缓冲罐每个吸附周期可以达到6bar 以上。
1.11人工送气放空与自动出气放空a)手动：当制氮机指标合格时（不合格时放空阀开到额定气量的30%待指标合格后），关闭放空阀，缓慢打开出气阀，正常向后级送气。
b)自动：当指标合格是设备自动切换。
（控制好气量不能超过额定气量） 2、关机2.1关闭制氮机出气阀。
PSA制氮介绍
≥99.999% ≥2250Nm3/h ≥0.8MPa ≤-60℃ ≥8400小时/年 ≥10年
备注 0℃,101.325kPa 氧含量≤1000ppm 产品氮气压力 常压 连续运行 其中正常使用、维护条件下分 子筛使用寿命10年以上
备注
0℃,101.325kPa 氧含量≤1000ppm 产品氮气压力 常压 连续运行 其中正常使用、维护条件下分子 筛使用寿命10年以上
H2藝
经PSA变压吸附產出的3N2与少量氢氣混合后，残氧与氢氣發生反应生成水蒸气，随后经一后冷 却器使大部分水蒸气冷凝下来，并经过高效水分离器除去冷凝水，再进入吸附式干燥器可使产
品气露点达到-70℃以下， 产品气纯度通过分析仪连续进行在线监测。
其脱氧反应的化学方程式为： 2H2+O2=2H2O+热 为了确保氧被完全脱除，实际加入的H2量与O2量的比率略高于理论值，使得脱氧反应很彻底， 从而可获得氧含量低于5ppmO2的高纯氮气。此种工艺由于未脱除过量氢，产品氮中会含有少量 的氢气，对于含氢不敏感的工艺中适用。
PSA变压吸附制氮装置介紹
PSA制氮設備
变压吸附(PSA)原理:
变压吸附制氮工艺的核心材料是用于空气分离的碳分子筛（CMS）。碳分子筛是 一种多孔性的碳结晶体，空气中的O2与N2在高压条件下会扩散进入这些孔隙，两 者的扩散速率不同因而产生氧氮分离的现象，而孔隙的直径分布是决定性能的关 键因素。氧分子的尺寸为0.28*0.40nm，而氮分子则为0.30*0.41nm。 如果能将孔径控制在稍小于氮气分子的情况,亦即0.3-0.4nm,则氧气分子比较容 易进入孔洞内部，因而被吸附在碳分子筛内；氮气分子比较难进入孔洞内部，因 而被排出吸附器外部成为高纯的氮气。
A塔
PSA制氮机工作原理
变压吸附制氮法一、变压吸附空分制氮原理变压吸附空分制氮(简称PSA制氣）是一种先进的气体分离技木，以优质高效碳分于筛（CMS）为吸附剂，采用常温下变压吸附原理（PSA）分离空气，制取合格纯度的氮气。
PSA碳分子筛制氮装置中由两个(以上)装满碳分子筛的吸附塔组成。
洁净、干燥的压縮空气进入变压吸附制氮装置，流经装填分子筛的吸附塔。
压缩空气由下至上流经吸附塔，利用分子筛在不同压力下对氮和氧等的吸附力不同，氧气、水、二氧化碳等组份在碳分子筛表面吸附，未被吸附的氮气在出口处被收集成为产品气，由吸附塔上端流出。
进入氮气工艺罐。
经一段时问后，吸附塔中被碳分子筛吸附的氧达到饱和。
需进行再生。
碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。
因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。
如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。
氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。
这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。
而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。
因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。
二、PSA制氮基本工艺流程空气经空压机压缩后，经过除尘、除油、干燥后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左吸进气阀进入左吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未吸附的氮气穿过吸附床，经过左吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐，这个过程称之为左吸，持续时间为几十秒。
左吸过程结束后，左吸附塔与右吸附塔通过上、下均压阀连通，使两塔压力达到均衡，这个过程称之为均压，持续时间为2~3秒。
变压吸附(PSA)制氮技术
新材料与新技术化 工 设 计 通 讯New Material and New Technology Chemical Engineering Design Communications ·71·第44卷第10期2018年10月参考文献[1] 李健.渗透汽化膜分离技术及其在石油化工中的应用[J].黑龙江科技信息，2014，（15）：19.[2] 索继栓，彭小芝，鲜建，等.渗透汽化膜分离技术及其在石油化工中的应用[J].石油化工，2013，42（04）：361-367.1 概述随着炼油厂生产规模的不断扩大，原油的气体深冷制氮设计量远远不能满足现有的各装置用氮量，空分只有三台氮压机，每台排气量2 000m 3/h ，实际供应量为6 000m 3/h ，低于实际用量，大部分需要外供，为解决现需求，新建变压吸附制氮装置，生产能力4 800m 3/h ；同时可将自化肥厂至炼油厂的7 000m 3/h 的0.418MPa 氮气全部升压，总供氮规模11 800m 3/h 。
不仅解决了全厂用氮量，同时也解决了原空分总烃含量超标的技术难题。
2 工艺原理新建装置制氮机是以碳分子筛为吸附剂，空气为原料，利用变压吸附进行氧氮分离制取高纯氮气的气体分离设备。
利用吸附剂在一定压力条件下，因动力学效应，空气中氧气、氮气在碳分子筛上的扩散速率不同，较短时间内氧分子被吸附剂大量吸附，可高达90%以上，氮分子气相富集，达到了氧氮分离的目的。
由于在不同压力下吸附剂对氧的吸附容量有较大的差异，压力降低碳分子筛吸附的氧分子被解吸，便于吸附剂再生，得到重复循环使用。
目前，我厂采用的制氮机是两个吸附塔流程，一个吸附塔吸附产氮，一个吸附塔解吸再生，循环交替，产生出高纯的氮气供系统连续使用。
3 工艺流程空气经自洁式空气过滤器初步除尘→经离心式空压机压缩后至压力0.80MPa （G ）→首先进入非净化风储罐进行缓冲，经缓冲罐稳压并除去大部分机械水→湿饱和压缩空气进入微热再生干燥装置。
空分制氮的工作原理与设备的维护保养
空分制氮的工作原理与设备的维护保养空分制氮又称变压吸附制氮（简称PSA）是自上世纪80年代从国外引进的气体分离技术。
采用进口碳分子筛为吸附剂，在常温下利用变压吸附原理从空气中来获取氮气，在一定压力下，利用空气中氧、氮在碳分子筛表面的吸附量的差异，即碳分筛对氧的扩散吸附远大于氮，通过PLC控制气动阀的启动，达到A、B两塔交替循环，加压吸附，减压脱附的过程完成氮氧分离，得到所需程度的氮气。
碳分子吸附剂在加压的条件下，空气中的氧气和氮气在碳粉丝筛孔穴内的扩散速度差异而将空气中的氧气、氮气分离开来，氧气分子比氮气分子先行扩散到碳分子筛吸附剂的孔穴内，未能扩散到碳分子筛吸附剂孔穴的氮气作为产品气输出供用气站使用。
一、我司制氮站设计能力与设备配置2、氮气站设备组成（1）压缩空气系统螺杆式空气压缩机2台（2）压缩空气净化系统过滤器组、微热再生干燥机空气缓冲罐1套（3）变压吸附制氮装置变压吸附制氮机1套（4）氮气储罐10m3氮气储罐2台2.1压缩空气系统空气压缩技术指标：型号：GA160-8.5 数量：2台排气量：27m3min 排气压力：0.85Mpa电气功率：160KW 电源：380V 50HZ重量：3025kg2.2空气净化系统技指标微热再生干燥机：型号：SJ-50/8 数量：1台额定处理：55 N m3/h 出口露点：≤-40℃进口温度：≤40℃再生气耗量：13-15%功率：12KW 电源电压：380V 50HZ工作方式：两吸附筒轮换交替吸附，实现连续干燥。
切换周期：一般定位T=10min,亦可用T=4min、T=20min三级过滤器：型号：HC50 HT50 HA50 数量：3台/1套处理气量：50 m3/min 除水率100%过滤精度：0.01U 除油精度：0.01PPM空气缓冲罐：容积5m3 数量：1台设计压力：1.0Mpa2.3 PSA空分制氮装置技术指标型号：FD-1000-98 数量：1台产气量：1000N m3/h 氮气纯度：≥98%（无氧含量）出口压力：0.80Mpa 出口露点：≤-40℃电源：220V 50HZ 功率：1KW2.4氮气储罐容积：10 m3 数量：2台设计压力：0.8Mpa二、空气制氮系统工艺流程图1、工艺流程图见图12、工艺步骤：2.1压缩空气提纯空压机采集外界空气经压缩进入一级聚合微粒过滤器（F101）除去大部分粉尘与油水滴；性能：过滤精度3U，除水率99%，除油雾率40%，（自动排放5～6分钟/次），然后进入二级聚合粒过滤器，进一步除去粉尘与油水滴，性能：过渡精度1U，除水率100%，除油雾率70%（自动排放10～20分钟/次）。
变压吸附(PSA)制氮原理及工艺基本知识
变压吸附（PSA）制氮技术原理及工艺基本知识一、基础知识1 氮气知识1.1 氮气基本知识氮气作为空气中含量最丰富的气休，取之不竭，用之不尽。
氮气为双原子气体，组成氮分子的两个原子以共价三键相联系，结合得相当牢固，致使氮分子具有特殊的稳定性，在巳知的双原子气体中，氮气居榜首。
氮的离解能(氮分子分解为原子时需要吸收的能量)为941.69kJ•moL-1。
氮的化学性质不活泼，在一般状态下表现为很大的惰性。
在高温下，氮能与某些金属或非金属化合生成氮化物，并能直接与氧和氢化合。
在常温、常压下，氮是无色、无味、无毒、不燃、不爆的气体，使用上很安全。
在常压下，把氮气冷至-196℃将变成无色、透明、易于流动的液氮。
液氮将凝结成雪花状的固体物质。
氮气是窒息性气体，能致生命体于死亡。
氮气(N2)在空气中的含量为78.084%（空气中各种气休的容积组分为：N2：78.084%、O2:20.9476%、氪气：0.9364%、CO2:0.0314%、其它还有H2、CH4、N20、03、S02、N02等，但含量极少），分子量为28,沸点：－195.8℃, 冷凝点：－210℃。
1.2 氮气的用途氮气的惰性和液氮的低温被广之用作保护气体和冷源。
以氮气为基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能和充分利用自然资源的一种新工艺新技术，它可节省有机原料消耗。
氮还有“灵丹妙药”之称而受人青睐，它和人的日常生活密切相关。
例如，氮气用于粮食防蛀贮藏时，粮库内充入氮气，蛀虫在36h内可全部因缺氧窒息而死，杀灭1万斤粮食害虫，约只需几角钱。
若用磷化锌等剧海药品黑杀，每万斤粮食需耗药费100多元，而且污染粮食，影响人民健康。
又如充氮贮存的苹果，8个月后仍香脆爽口，每斤苹果的保鲜费仅需几分钱。
茶叶充氮包裝，1年后茶质新鲜，茶汤清澈明亮，滋味淳香。
2 压力知识变压吸附 (PSA)制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。
现使用的吸附剂碳分子筛最佳吸附压力为0.75～0.9MPa, 整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。
变压吸附制氮(PSA-N2)-Customer
吸附 装有专用碳分子筛的吸附塔共有AD101A、 AD101B两塔。当洁净的压缩空气进入AD101A底端经碳 分子筛向出口端流动时， O2 、H2O和CO2被吸附，产 品氮气由吸附塔出口流出。 均压 经一段时间后(大约1分钟)，AD101A内的碳分子 筛吸附饱和。这时，AD101A自动停止吸附，并对 AD101B进行一个短暂的均压过程，从而迅速提高 AD101B压力并达到提高制氮效率的目的。所谓均压， 就是将两塔连通，使一只塔（待解吸塔）的气体流向另 一只塔（待吸附塔），最终达到两塔的气体压力基本均 衡。 解吸 均压完成后， AD101A通过底端出气口继续排气， 将吸附塔迅速下降至常压，从而脱除已吸附的O2、H2O、 CO2，实现分子筛的解吸再生。 吹扫 为了使分子筛彻底再生，以氮气缓冲罐内的合格 氮气对AD101A进行逆流吹扫。
二、PSA－N2装置设备构成、作用及流程组织
1、空气供给系统：空气压缩机 2、空气净化系统：精细过滤器、冷冻干燥机、超细过滤器 和活性炭过滤器 经过净化系统处理后的压缩空气杂质含量如下： 残油含量≤ 0.003 mg/m3 （at 21℃） 残余粉尘≤ 0.1 m 残余水含量≤ 5℃（压力露点@7barg） 3、空气分离系统：空气缓冲罐、吸附塔、氮气缓冲罐、阀 门及控制系统
不同的吸附容量，并且在一定压力下对被分离的气体混合 物各组分又有选择吸附的特性。在吸附剂选择吸附的条件 下，加压吸附除去原料气中的杂质组分，减压脱吸这些杂 质而使吸附剂获得再生。因此，采用多个吸附器，循环交 替的变换所组合的各吸附器的压力，就可以达到连续分离 气体混合物的目的，因为吸附与解吸过程是通过压力变化 实现的，故该工艺称作变压吸附（PSA）。 变压吸附制氮装置是依据变压吸附理论设计，它工艺简单、 设备制造容易、占地少、启动时间短、操作维护简便、适 应性强、自动化程度高、设备制造容易、占地小、启动快、 操作维护简便、运行成本低、投资省等显著特点。
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变压吸附(PSA)空分制氮装置
北京市深蓝气体技术有限公司
【摘要】PSA制氮装置是以优质进口碳分子筛为吸附剂，采用变压吸附原理（PSA）从空气中
分离制取氮气。
◆工作原理
PSA制氮装置是以优质进口碳分子筛为吸附Array
剂，采用变压吸附原理（PSA）从空气中分离制
取氮气。
碳分子筛对空气中的氧和氮的分离作用主要
是基于这两种气体在碳分子筛表面上的扩散速率
不同。
直径较小的气体分子（O2）扩散速率较快，
较多的进入碳分子筛微孔。
直径较大的气体分子
（N2）扩散速率较慢，进入碳分子筛微孔较少，
这样在气相中可以得到氮的富集成分。
因此，利用碳分子筛对氧和氮在某一时间内
吸附量的差别这一特性，由全自动控制系统按特
定可编程序施以加压吸附，常压解析的循环过程，
完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。
◆工艺流程图
1.空气压缩机
2.4.5三级过滤器
3.冷冻干燥机6.空气缓冲罐7.8.变压吸附塔9.氮气缓冲罐10.氮气纯
化装置
◆技术特点
工艺流程简捷，无人操作，全自动控制；
产气快，耗能低，性能稳定，寿命长；
关键部件采用进口配置；
故障率低，维修简便；
现场制氮，可随时开停车；
价格性能比优良，投资回收快。
◆主要技术指标
氮气产量：3-2000Nm3/h
氮气纯度：95-99.9995%(无氧含量)
当纯度> 99.99%时，应配置氮气纯化系统
出口压力：0.05-0.8Mpa(可调)
露点：-20℃～-65℃
◆应用领域
化工、石化、化纤、医药、电子、玻璃制品、煤炭、热处理、冶金、贮运、制冷与空调，啤酒及食品保鲜等行业。